Molecular basis of carbohydrate degradation and utilization systems from the phytopathogen Xanthomonas citri pv. citri

Autor(es)

Isabela Mendes Bonfim

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2022-11-07

Membros da banca

Mário Tyago Murakami; Cristina Elisa Alvarez Martinez; André Ricardo de Lima Damásio; Marcio Vinicius Bertacine Dias; Maxuel de Oliveira Andrade

• Orientador: Mário Tyago Murakami; Priscila Oliveira de Giuseppe

Resumo

Na natureza, microrganismos de diferentes nichos ecológicos desenvolveram estratégias diversas e elaboradas para a degradação de polissacarídeos complexos. Esses sistemas têm sido de grande interesse tanto por sua importância biológica, por exemplo, na reciclagem de carbono ou em interações patógeno-hospedeiro, quanto por suas aplicações biotecnológicas, como na produção avançada de biocombustíveis, nutrição animal e saúde. Bactérias fitopatogênicas do gênero "Xanthomonas", que podem impactar significativamente a produtividade de diversas culturas agrícolas, apresentam um extenso repertório de enzimas ativas em carboidratos (CAZymes). No entanto, as estratégias moleculares utilizadas por essas bactérias para despolimerizar e captar polissacarídeos vegetais, como também as principais alterações fisiológicas desencadeadas por esses carboidratos durante o processo de infecção, ainda são parcialmente compreendidas. Sendo assim, esta tese teve como objetivo desvendar os diferentes sistemas de utilização de polissacarídeos da bactéria X. citri pv. citri cepa 306, agente causal do cancro cítrico, e revelar a resposta de expressão gênica global desta bactéria na presença de carboidratos da parede celular vegetal ou de organelas de armazenamento. Nossos resultados de RNA-seq combinados com a mineração de genoma, análises de enriquecimento e revisão de literatura revelaram três loci de utilização de polissacarídeos (PUL, do inglês "Polysaccharide Utilization Loci") para utilização de amido, xiloglucana e galactomanana, além de indicar um possível papel de enzimas das famílias GH115 e GH2 na despolimerização de xilanas, algo ainda não reportado na literatura para esse gênero bacteriano. Nossos resultados também evidenciam que X. citri pode distinguir as ligações glicosídicas e decorações de cada carboidrato, como revelado pelas diferenças nos perfis de expressão gênica na presença de celobiose e amido ou xilana e arabinoxilana. Também foi observado que cada carboidrato vegetal pode atuar como um marcador espacial ou temporal, modulando as estratégias de infecção de X. citri. No sistema de utilização de xiloglucana, por exemplo, os produtos da degradação desse polissacarídeo foram capazes de ativar importantes fatores de virulência: o sistema de secreção do tipo III (T3SS) e os efetores do tipo III (T3E). Além disso, este trabalho também apresenta a caracterização estrutural e bioquímica da endo-?-1,4-mananase XagD, fornecendo dados moleculares sobre seu suposto papel na remodelagem de biofilme em X. citri e da composição ainda desconhecida do exopolissacarídeo Xag. Portanto, usando uma combinação de diferentes abordagens experimentais e computacionais, este trabalho amplia o conhecimento acerca de como carboidratos complexos podem ser despolimerizados, assimilados e utilizados como sinalizadores na modulação do metabolismo de fitopatógenos, destacando a importância dos sistemas de utilização de carboidratos complexos, em particular das CAZymes, durante o processo de infecção (AU)

• Processo FAPESP: 17/00203-0 - Estudos das bases moleculares do sistema de degradação e utilização de mananas do fitopatógeno Xanthomonas axonopodis pv. citri
• Beneficiário: Isabela Mendes Bonfim
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto